^{Review Article}

The effects of whole body vibration on balance disorders

Azadeh Shadmehr

Department of Physical Therapy, School of Rehabilitation, Tehran University of Medical Sciences, Iran

Received: 27 August 2012, accepted: 9 December 2012

Abstract

Background and Aim: The purpose of this study was to investigate the effects of whole-body vibration on postural control. The literature of the past 10 years were reviewed to find evidence in the recent literature for a causal association between whole-body vibration and balance disorders, and a dose-response relationship between whole-body vibration and balance disorders.

Methods: Literature search was performed on PubMed, CINAHL, ISI web of science, Scopus, and Magiran databases for literature from 2002 to 2012.

Conclusion: Numerous randomized-controlled clinical trials of high to moderate quality showed similar improvements in postural control after a period of whole-body vibration. Despite the lack of definite evidence, we found a sufficient number of reasons for the use of whole-body vibration in balance disorders. Future research in this field should aim to clarify the most effective dosage of whole-body vibration.

Keywords: Whole-body vibration, balance disorders, postural control

مقاله مروری

تأثیر ارتعاش عمومی بدن بر بهبود اختلالات تعادلی

آزاده شادمهر

گروه فیزیوتراپی، دانشکده توانبخشی، دانشگاه علوم پزشکی تهران، ایران

چکیده

زمینه و هدف: هدف از این مطالعه بررسی اثربخشی ارتعاش عمومی بدن بر کنترل پوسچر بود. مرور مقالات در ده سال گذشته به دو منظور انجام شد 1ـ آیا در مقالات اخیر شواهدی مبنی بر وجود یک ارتباط مشخص بین ارتعاش عمومی بدن و اختلالات تعادل وجود دارد؟ و 2ـ آیا در مقالات اخیر شواهدی دال بر پاسخهای وابسته به دوز بین ارتعاش عمومی بدن و اختلالات تعادلی وجود دارد؟

روش بررسی: جستجوی مقالات در موتورهای جستجوی Pubmed، CINAHL،  ISI web of scienceو Magiran بین سالهای 2002 تا 2012 صورت گرفت.

نتیجهگیری: مطالعات متعدد بالینی تصادفی همراه با گروه شاهد با کیفیت بالا تا متوسط نشانگر بهبودی مشابه در کنترل پوسچر پس از یک دوره اعمال ارتعاش عمومی بدن بودند. علیرغم فقدان شواهد مشخص، ما دلایل کافی مبنی بر کاربرد ارتعاش عمومی بدن در اختلالات تعادلی بهدست آوردیم. تحقیقات دیگری در این حیطه باید صورت پذیرد تا دوز موثر ارتعاش عمومی بدن نیز مشخص شود.

واژگان کلیدی: ارتعاش عمومی بدن، اختلالات تعادلی، کنترل پوسچر

(دریافت مقاله: 6/6/91، پذیرش: 19/9/91)

مقدمه

ارتعاش عمومی بدن (Whole Body Vibration: WBV)، بهعنوان یک وسیلۀ جدید ورزشی، اولین بار با هدف تحریک عضلات از طریق رفلکسهای نخاعی طراحی شد(1) و در حال حاضر از آن در زمینههای مختلف از جمله تمرینات ورزشی ورزشکاران حرفهای(2)، درمان پوکی استخوان(3)، کمردرد مزمن(4) و غیره استفاده میشود. ويبراسيون نوعي محرک مکانيکي است که در بیشتر موارد شکل امواج تولیدی آن سینوسی بوده و مشخصۀ بارز آن حرکات نوساني تکراری است. علیرغم اینکه در سالهای اخیر استفاده از این دستگاه در بیماریهای مختلف افزایش یافته است، مقالاتی اندک و بعضاً متناقض دربارۀ اثربخشی آن وجود دارد. در این مقالۀ مروری، سعی بر این است که مقالات موجود در رابطه با کاربرد WBV در بهبود تعادل که از سالهای 2002  تا 2012 در مجلات معتبر منتشر شدهاند مورد بررسی قرار گیرد. برای این منظور از بانکهای اطلاعاتی Pubmed، CINAHL،ISI web of scienc  و Magiran استفاده شد.

معرفی دستگاه ارتعاش عمومی بدن

سیستمهای WBV، ارتعاش را در طیف فرکانسی 60-15 هرتز و جابهجایی کمتر از یک تا 10 میلیمتر بر بدن اعمال میکنند. شتاب ایجاد شده میتواند تا 15 گرم (یک گرم شتاب ناشی از جاذبۀ زمین و معادل 8/9 متر بر مجذور ثانیه) باشد(5). شدت ارتعاش براساس فرکانس و دامنۀ آن تعریف میشود. WBV صفحه یا دستگاهی است که فرد روی آن میایستد و دستگاه لرزههای سینوسی در جهت عمودی یا حول یک محور مرکزی به طرفین ایجاد میکند. دستگاههای مختلف دارای پارامترهای مختلف فرکانس و دامنه هستند شکل 1 نشاندهندۀ این موارد است(6و7).

دستگاههای WBV از لحاظ انتقال انرژی و چگونگی انتقال آن با یکدیگر متفاوتاند. بهطور کلی در این دستگاهها دو نوع متفاوت انتقال انرژی طراحی شده است: 1) انتقال انرژی همزمان (synchronous) که در آن نوسان يکپارچۀ کل صفحه به سمت بالا و پايين صورت میگیرد و 2) انتقال انرژی متناوب (side alternating) که جابهجايي عمودي بهصورت متناوب، حول چپ و راست يک محور است. اعمال ارتعاش به شکل متناوب باعث ایجاد حرکات چرخشی در اطراف مفاصل ران و کمریـخاجی میشود. این حرکت باعث ایجاد درجات آزادی حرکت اضافی میشود. بنابراین امپدانس مکانیکی تمام بدن در نوع متناوب نسبت به نوع اول کمتر است. اخیراً تلاشهایی برای ساخت نوع سوم دستگاه که در آن، حرکات بهصورت تصادفی و در جهات افقی و عمودی صورت گیرد انجام شده است، اما تحقیقات در این باره بسیار اندک و محدود به فرکانسهای کمتر از 10 هرتز است(8). این دستگاهها از لحاظ چگونگی انتقال انرژی نیز به سه نوع تقسیم میشوند. بعضی از انواع WBV از طریق انتقال مکانیکی مستقیم عمل میکنند (مانند دستگاههای Galileo). بعضی دیگر براساس انتقال الکترومغناطیس کار میکنند و گروه سوم که نسبت به انواع دیگر بیشتر در دسترس هستند، بر پایۀ سیستم قبلیت فنری بافت (mass spring) (مانند Power plate) عمل میکنند(8).

تأثير ارتعاش روي قدرت عضله و عملکرد سيستم عصبيـعضلاني براساس عواملی چون فرکانس، دامنه، مدت زمان و تعداد دفعات تکرار تعيين ميشود. با در نظر گرفتن امکان ترکيبات متعدد دامنه و فرکانس، واضح است که طيف وسيعي از پروتکلهاي WBV ميتواند وجود داشته باشد. فرکانس به همراه دامنه، تعيينکنندۀ شتاب و ميزان باري است که توسط سيستم عضلانيـاسکلتي تحمل ميشود. بهطور منطقي انتظار ميرود که عوامل ديگري از قبيل شرايط ايجاد شده برای ميرايي و تقليل موج ارتعاش و همچنین پوسچر فرد در زمان دريافت موج ارتعاش، نتايج WBV را تحتالشعاع قرار دهند(9).

میرایی و کاهش موج ارتعاش باعث کاهش تأثیر ارتعاش بر بافت هدف میشود، به نحوی که تأثير ويبراسيون بهطور واضحي به فاصلۀ بين عضلۀ هدف و سکوي ويبراسيون بستگي دارد. بهطور طبيعي بافتها پس از دريافت موج ارتعاش، براساس فرکانس ذاتي ويبراسيون خود شروع به نوسان ميکنند تا جايي که دامنۀ اين نوسان بهدنبال جذب بافتي کاهش يابد. در صورتي که فرکانس طبيعي بافتها نزديک به فرکانس منبع توليدکنندۀ ويبراسيون باشد، دامنۀ ويبراسيون بيشتر خواهد شد (پديدۀ تشدید). در حالت معمول دامنه توسط پديدۀ تقليل و ميرايي امواج در بافتهاي بدن به حداقل ميرسد. ساختارهاي زیادی در بدن از قبيل استخوان، غضروف، مايع سينويال، بافتهاي نرم، کينماتيک مفصلي و فعاليت عضلاني در تنظيم و انتقال امواج ارتعاش به بدن نقش دارند. بدن از استراتژي تنظیم ((tuning فعاليت عضلات خود استفاده ميکند تا ويبراسيون بافتي را به حداقل برساند. در واقع سطح فعاليت عضله بستگي به تعامل بين بدن و نيروي مرتعشکننده دارد(6).

اثرگذاری WBV همچنین تحت تأثیر پوسچری که فرد در حین دریافت ارتعاش به خود میگیرد قرار دارد. بهنظر ميرسد عضلاتي که طولشان کمي کشيده شده و يا تا حدودي از قبل پيشفعال (pre-activate) شدهاند، بيشتر تحت تأثير ويبراسيون قرار بگيرند(10). دو عامل بهعنوان عوامل بالقوه در اثربخشي ويبراسيون معرفي ميشوند که عبارتند از طول عضله و فعاليت قبلي عضله. انتظار ميرود که بهدليل افزايش حساسيت دوک عضلاني در طي کشش، اثر ويبراسيون در عضلاتي که کمي کشيده شدهاند، بيشتر باشد. برای مثال، بر همين اساس محققان در تحقيقات گوناگون استفاده از وضعیت نيمه چمباتمه (semi squat) را روي سکوي WBV، وضعيت مناسبتري براي تحریک فعاليت عضلۀ چهار سر رانی معرفي ميکنند(10).

مکانیسمهای عملکرد ارتعاش عمومی بدن

اعمال ارتعاش بهطور مستقیم بر بالک یا تاندون عضله باعث تخلیۀ شارژ وابسته به فاز از پایانههای دوکی اولیه و نیز ثانویه میشود. در بین این دو، پایانههای اولیه نسبت به پایانههای ثانویه بهتر پاسخ میدهند. تخلیۀ شارژ دوک به کشیدگی قبلی (پیشکشش) عضله بستگی دارد و عموماً با طول عضله یا کشش افزایش مییابد. علاوه بر آورانهای دوک، آورانهای Ib از اندامهای وتری گلژی نیز به ارتعاش عضله پاسخ میدهند. اندامهای وتری گلژی هم مانند گیرندههای دوک عضلانی هنگامی که عضله منقبض است پاسخگویی بهتری به ارتعاش دارند. اندامهای وتری گلژی کشیدگی تاندون را اندازهگیری میکنند که نشاندهندۀ نیروی اعمال شده است. اندامهای وتری گلژی از طریق مسیرهای چندسیناپسی بر برونده حرکتی اثرات مهاری دارد و اطلاعاتش به شکل مشترک و همگرا با گیرندههای پوستی، آورانهای دوک و گیرندههای مفصلی اعمال میشوند(1).

تخلیۀ شارژ دوک از طریق مسیرهای تکسیناپسی (آورانهای اولیه یا Ia) یا مسیرهای چندسیناپسی بر نورونهای حرکتی آلفا اثرات تحریکی دارد و بنابراین باعث همًانقباضی عضلات همکار میشود. اعمال ارتعاش بر عضلات به شکل غیرفعال باعث انقباض رفلکسی میشود که به آن (Tonic vibration reflex: TVR) میگویند(2). خصوصیات این رفلکس این است که آغازش تدریجی است و بهطور ارادی میتوان آن را متوقف کرد. همزمان با TVR اکثر افراد یک توهم حرکتی هم گزارش میکنند. در حین انقباضات رفلکسی تخلیۀ شارژ پایانههای اولیه و ثانویۀ دوک تنزل مییابد، در حالی که تخلیۀ شارژ اندامهای وتری گلژی افزایش مییابد. شواهد میکرونوروگرافی در انسانها نشان میدهد که انقباض رفلکسی به وابرانهای حرکتی دوک (fusi motor) بستگی دارد که این حاکی از یک کنترل فرانخاعی در این امر است(8). بر خلاف انقباض رفلکسی که به واسطۀ حلقۀ Ia صورت میگیرد استرچ رفلکس و رفلکس Hafmann در هنگام اعمال ارتعاش به عضله متوقف میشوند. علاوه بر مهار پیشسیناپسی آورانهای Ia کاهش حساسیت پایانههای دوک اولیه و تخلیۀ ترانسمیترها از جمله مکانیسمهای پیشنهادی برای توضیح مهار رفلکسی هستند. بنابراین انقباض تونیک و توقف رفلکس فازیک که هر دو با تحریک ویبراتوری پایانههای اولیه ایجاد میشوند از طریق مکانیسمهای متفاوتی صورت میگیرند(8).

مطالعات انجام یافته دربارۀ اثربخشی ارتعاش عمومی بدن در بهبود تعادل

Torvinen و همکاران (2002) طي تحقيقي تأثير چهار دقيقه ارتعاش (با فرکانسهاي 15، 20، 25، 26، 30 هرتز و دامنۀ 10 ميليمتر) را روي عملکرد عضلۀ چهار سر راني و تعادل بدن روي 16 داوطلب (هشت مرد و هشت زن) در سنين 33-24 سال در دو گروه ارتعاش و پلاسبو بررسي کردند. نتايج اين تحقيق نشان داد که ارتفاع پرش پس از ارتعاش 5/2 درصد افزايش، قدرت ايزومتريک عضلات 2/3 درصد افزايش و وضعيت تعادل 7/15 درصد بهبود يافته است(11).

Torvinen و همکاران (2002) اثرات چهار ماه WBV را بر عملکرد عضلانی و تعادل 56 فرد جوان (38-19 ساله) مورد ارزیابی قرار دادند. آنها این افراد را در دو گروه مداخلۀ WBV و شاهد قرار دادند. فرکانس دستگاه بهتدریج از 25 هرتز به 40 هرتز و شدت آن از 5/2گرم به 4/6 گرم افزایش یافت. پارامترهای فوق باعث افزایش توان پریدن در گروه مداخله شد که نشاندهندۀ تطابقهای عصبیـعضلانی حاصل از ارتعاش است، اما بر تعادل استاتیک یا دینامیک افراد تأثیری نداشت(12).

Rittweager و همکاران (2003) اثر تمرینات شدید اسکوات را همراه با WBV و بدون آن، روی عملکرد عصبی عضلانی در 19 فرد سالم داوطلب بررسی کردند. بهنظر میرسد که زمانی که درجات قابل مقایسهای از خستگی عضلانی در ورزش ایجاد میشود، اضافه کردن ارتعاش 26 هرتز باعث ایجاد تغییر در الگوهای بهکارگیری عصبی عضلانی میشود و تحریکپذیری عصبی عضلانی را بهبود میبخشد(1).

در مطالعهای دیگر که توسط Cardinale و Lim (2003) صورت پذیرفت، پس از یک دقیقه ارتعاش (30 هرتز و 10 میلیمتر) و در وضعیت نیمه چمباتمه (نیمه اسکوات) بهصورت استاتیک، EMG RMS به میزان 34درصد افزایش نشان داد(13).

Verschueren و همکاران (2004) اثر اعمال شش ماهه WBV را بر کنترل پوسچر, قدرت عضلانی و دانسیتۀ استخوانی ناحیه لگن 70 زن یائسه داوطلب در محدودۀ سنی 58 تا 74 سال بررسی کردند. داوطلبان بهطور تصادفی در یکی از سه گروه WBV, تمرینات مقاومتی و گروه شاهد قرار داده شدند. گروه WBV و تمرینات مقاومتی برای مدت 24 هفته و سه بار در هفته ورزش میکردند. فرکانس اعمال WBV 35 تا 40 هرتز و شتاب آن 09/5-28/2 گرم بود. اعمال WBV باعث افزایش قدرت دینامیک و ایزومتریک عضلات در این گروه شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که WBV وسیلۀ مناسبی برای کاهش خطرات حاصل از زمین خوردن در این گروه سنی است(14).

Bautmans (2005) اثرات اعمال شش هفته تمرینات استاتیک روی دستگاه WBV را در 24 فرد سالمند ساکن در مؤسسات نگهداری با میانگین سنی 5/77 و انحراف معیار 11 سال را بررسی کردند. این افراد به دو گروه مداخله و شاهد تقسیم شدند و عوامل مؤثر بر عملکرد عضله، تعادل و تحرک در آنها مورد ارزیابی قرار گرفت. فرکانس دستگاه WBV, 30 تا 50 هرتز و دامنۀ آن 5-2 میلیمتر بود. WBV با پارامترهای فوق اثرات سودمندی بر عملکرد عضلات و تعادل افراد تحت مداخله WBV داشت(15).

Bruyere و همکاران (2005) اثرات شش هفته مداخله WBV به همراه فیزیوتراپی و فیزیوتراپی بهتنهایی را در 42 فرد سالمند داوطلب با میانگین سنی 63 تا 98 سال روی تعداد دفعات زمین خوردن و کیفیت سطح زندگی آنها بررسی کردند. هر فرد سه بار در هفته در چهار ست یک دقیقهای و 90 ثانیه استراحت بین ستها تحت مداخله قرار گرفت. فرکانس WBV از 10 به 26 هرتز و دامنۀ آن از سه به هفت میلیمتر افزایش یافت. WBV باعث کاهش خطر زمین خوردن و بالا رفتن سطح کیفی زندگی در این گروه سنی شد(16).

مطالعۀ Roelants و همکاران (2006) که به بررسی اثرات 20 ثانیهای WBV، با فرکانس 35 هرتز و دامنۀ 5/2 میلیمتر و در سه وضعیت استاتیک چمباتمۀ خفیف ((Low Squat، چمباتمۀ شدید (High Squat)و چمباتمه بر روی یک پا (One Legged Squat) پرداخته بودند، افزایش چشمگیر EMG RMS را در تمام عضلات مورد بررسی (مستقیم رانی، پهن خارجی، پهن داخلی و دوقلو) و در تمام وضعیتها نشان داد(10).

Mahieu (2006) اثرات شش هفته اعمال WBV را با همان میزان تمرینات مقاومتی در 33 اسکیباز حرفهای جوان با محدودۀ سنی نه تا پانزده سال مقایسه کردند. در طی این مدت فرکانس از 24 به 28 هرتز و دامنۀ از دو به چهار میلیمتر افزایش یافت. نتیجۀ مطالعه دال بر آن بود که تمرینات قدرتی دربرگیرندۀ WBV در بهبود کنترل پوسچر و افزایش قدرت نقش چشمگیری دارند(17).

Van Nes (2006) اثرات دراز مدت شش هفته WBV را بهعنوان یک روش جدید تحریک حسیـاحشایی بر کنترل پوسچر و فعالیتهای روزمرۀ 53 فرد مبتلا به سکتۀ مغزی بررسی کردند. آنها این افراد را در دو گروه WBV و تمرین درمانی با موسیقی با زمان برابر با اعمال WBV قرار دادند. فرکانس مورد استفاده در WBV, 30 هرتز و دامنۀ آن سه میلیمتر بود که پنج بار در هفته به افراد این گروه اعمال میشد. نتایج حاکی از آن بود که اعمال WBV با پارامترهای فوق در بهبود تعادل و فعالیتهای روزمره ﻤﺆثرتر از تمرین درمانی با موسیقی نیست(18).

Kawanabe (2007) اثر WBV را در توانایی راه رفتن 67 فرد سالمند مورد ارزیابی قرار داد. وی این افراد را به دو گروه WBV (40 نفر) و تمرینات رایج مثل تمرینات قدرتی و راه رفتن (27 نفر) تقسیم کرد. فرکانس مورد استفاده در گروه WBV, 20-12 هرتز بود که برای مدت چهار دقیقه و یک بار در هفته اعمال میشد. پس از دو ماه تغییرات معنیداری به نفع گروه WBV در سرعت راه رفتن, طول قدم و حداکثر زمان ایستادن روی یک پا مشاهده شد. این مطالعه نشان داد که WBV بهعنوان یک روش بیخطر و با تحملپذیری بالا میتواند باعث بهبود توانایی راه رفتن در افراد سالمند شود(19).

Bogaerts و همکاران (2007) اثرات اعمال یک سال WBV را در 220 مرد و زن سالمند (میانگین سنی 8/67 و انحراف معیار 6/0) بررسی کردند. این افراد در سه گروه WBV, تمرینات ورزشی و شاهد قرار گرفتند. اعمال WBV با فرکانس 40-35 هرتز ودامنۀ 5/4-5/2 میلیمتر برای مدت یک سال باعث بهبود برخی جنبههای کنترل پوسچر شد(20).

Cheung و همکاران (2007) اثرات اعمال WBV با فرکانس بالا را روی 69 زن سالمند با سن بالاتر از 60 سال ارزیابی کردند. فرکانس دستگاه 20 هرتز بود که برای مدت سه دقیقه, سه بار در هفته و برای سه ماه بر این گروه اعمال شد. نتایج نشان داد که WBV در بهبود تعادل زنان سالمند ﻤﺆثر است(21).

یوسفی و همکاران (2012) در بررسی خود روی یک بیمار نوروپاتیک که از ترس افتادن رنج میبرد نشان دادند که اعمال شش هفته WBV باعث کاهش سطح درد و افزایش قدرت عضله، تعادل و انعطافپذیری میشود(22).

یوسفی و همکاران (2013) در مطالعۀ دیگری تغییرات EMG RMS عضلات اندام تحتانی را پس از اعمال WBV مورد مطالعه قرار دادند. در این مطالعه در بیمار مبتلا به دیابت نوع دو از WBV با فرکانس 30 هرتز و دامنۀ دو میلیمتر استفاده شد و 5 و 10 دقیقه پس از کاربرد WBV بررسی EMG در وضعیت چمباتمه انجام پذیرفت. نتایج نشان داد که WBV باعث افزایش فعالیت عضلانی در اندام تحتانی میشود(23).

آشناگر و همکاران (2012)  نیز برای تعیین هرچه بهتر نحوۀ عملکرد WBV روی افزایش قدرت عضلانی، به بررسی اثرات آنی WBV بر پارامترهای زمانی عضلات پرداختند. در واقع این بررسی نشان میداد که افزایش قدرت مشاهده شده میتواند مربوط به اجزای زمانی در فراخوانی سیستم عصبی عضلانی باشد که نقش مهمی در کنترل حرکتی ایفا میکند. در این مطالعه 40 زن سالم در دو گروه آزمون و شاهد با یکدیگر مقایسه شدند. در گروه آزمون از WBVبا فرکانس 30 هرتز و دامنۀ پنج میلیمتر استفاده شد و در گروه شاهد از WBV خاموش استفاده شد. نتایج بهدست آمده نشان داد که بعد از اعمال WBV عضلات آگونیست نسبت به گروه شاهد زودتر وارد عمل میشوند(7).

بحث

با بررسی مطالعات بهعمل آمده در زمینۀ اثربخشی WBV بر اختلالات تعادلی مشاهده میشود که گروهی از مطالعات اثرات آنی و حاد WBV بر فعالیت عصبی عضلانی را بررسی کردهاند، در حالی که گروهی دیگر به بررسی اثرات آن در طولانی مدت پرداختهاند. بعضی از این مطالعات افزایش در کنترل پوسچرال را گزارش کردهاند(16-14و22-20)، در حالی که سایر مطالعات اثر مفیدی روی عملکرد عضله نشان ندادهاند. این نتایج ضد و نقیض میتواند تا حدودی ناشی از تفاوت نمونهها و همچنین اختلافات مشاهده شده در تنظیمات دستگاه (فرکانس و دامنه)، وضعیت فرد در هنگام اعمال ارتعاش و زمان اعمال ارتعاش باشد(12و18).

در مجموع یافتههای الکترومیوگرافی عضلات اسکلتی اندام تحتانی در حین ارتعاش، افزایش در فعالیت عضلانی را در مقایسه با شرایط بدون WBV گزارش میکنند(1،11،13و23). بهنظر ميرسد که اين تغييرات ناشي از افزايش فعاليت عصبی عضلانی باشد. در واقع بهبود عملکرد عضله به افزايش فعاليت عوامل عصبي نسبت داده ميشود که تعيينکنندۀ عملکرد عصبی عضلانی هستند، از قبيل فراخواني واحدهاي حرکتي، همزماني واحدها، هماهنگي بين عضلاني و داخل عضلاني و پاسخهاي حس عمقي(23).

Nigg و Wakeling فرضیۀ تنظیم عضلانی (muscle tuning) را در سال 2001 برای توضیح این مطلب ارائه کردند. این فرضیه میگوید بدن برای کاهش ارتعاش اعمال شده دارای استراتژی است به طور مثال هنگام دویدن با الگوی پاشنه به پنجه، تماس پا با زمین باعث ایجاد ارتعاش در محدودۀ 20-10 هرتز روی پا میشود. ارتعاش اعمال شده به بالا منتقل شده و توسط گیرندههای حسی (مثلاً دوکهای عضلانی) اندامهای تحتانی دریافت و به سیستم عصبی مرکزی منتقل میشود. فرکانسهای ایجاد شده در اثر برخورد پا با زمین (20-10 هرتز)، در محدودۀ فرکانسهای تشدید (5 تا 65 هرتز) گروههای عضلانی عمده اندام تحتانی هستند. بنابراین میتوان گفت تشدید ایجاد شده در سیستم عضلانی میتواند باعث بروز آسیب شود. فرضیۀ muscle tuning پیشنهاد میکند که عضلات اسکلتی برای میرا کردن (damping) ارتعاش، فعالیتشان را تغییر میدهند و به این ترتیب از پدیدۀ تشدید اجتناب میورزند. فرکانسهای ارتعاش نزدیک به تشدید عضلات اندام تحتانی باعث افزایش فعالیت عضلات برای میرا کردن ارتعاش میشوند. Cardinale و Wakeling شواهدی مبنی بر muscle tuning با افزایش فعالیت عضلات دوقلو و دو سر رانی به همراه کاهش در ارتعاش ارائه دادهاند(5و6).

اعمال ارتعاش روی یک عضلۀ منفرد باعث ایجاد توهم حرکتی در جهت مخالف انقباض رفلکسی میشود. این انقباض رفلکسی با حس عمقی تداخل میکند و باعث بروز اشتباه در گزارش وضعیت میشود. بهنظر میرسد این مسئله ناشی از اثرات عکسالعملهای عمومی سیستم عصبی مرکزی باشد تا اثرات موضعی یک عضلۀ منفرد، زیرا نوسان بدن دربرگیرندۀ عضلات بسیاری است و میتواند از راه عضلات بسیاری، شامل عضلات گردن و عضلات خارجی چشم، صورت گیرد. همچنین باید درنظر داشت که آورانهای گیرنده های مکانیکی پوستی میتوانند رفلکسهای موتوری و ایستادن را تحت تأثیر قرار دهند. اثرات خاص اغلب به محل دقیق آناتومیکی گیرندۀ پوستی و نیز الگوی حرکتی خاص بستگی دارد. این موضوع به ویژه در مورد کف پا یعنی جایی که فشار باعث ایجاد انقباضات رفلکسی عضلات خاصی از پا میشود صادق است و بستگی به نقطۀ دقیق اعمال فشار دارد. زمانبندی تحریک، نحوۀ قرارگیری بدن و عدم ثبات پوسچر عوامل مهمی در مدوله کردن رفلکسهای کف پا هستند. ارتعاش و فشار اثرات نقیض متقابلی روی پوسچر دارند. نهایتاً بهنظر میرسد اعمال ارتعاش از راه کف پا باعث ایجاد یک پاسخ یکپارچه پوسچرال است که به وسیلۀ محل اعمال ارتعاش و فرکانس ارتعاش مشخص میشود(19).

بهطور خلاصه از دیگر مکانیسمهای اثر WBV میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

1ـ افزایش فعالیت عضلات آگونیست هنگام انقباض حداکثر عضله و 2ـ کاهش فعالیت عضلات آنتاگونیست

به هنگام اعمال WBV افزایش فعالیت عصبیـعضلانی عضلات پا باعث ایجاد یک استراتژی کنترل پوسچر میشود که در طی اعمال WBV به خوبی دیده میشود. ارتعاش با اثرگذاری بر گیرندههای دوک عضلانی و گیرندههای سطحی نمیگذارد که این گیرندهها اطلاعات حس عمقی درست و دقیقی به سیستم عصبی مرکزی مخابره کنند. از سویی کاهش اطلاعات حس عمقی و از سویی دیگر آشفتگی (perturbation) ایجاد شده بهدنبال اعمال WBV باعث ایجاد یک استراتژی جایگزین بهنام «استراتژی کنترل پوسچر» میشوند که در نهایت باعث بهبود حفظ تعادل فرد میشود.

در مجموع چنین بهنظر میرسد که WBV دارای فواید بالقوه فراوانی همانند افزایش قدرت عضله، جلوگیری از پوکی استخوان، اثرات هورمونی، افزایش گردش خون، کاهش چربی، افزایش انعطافپذیری مفاصل و بهبود تعادل و پوسچر است. بنابراین انجام تحقیقات کاملتر همراه با گروه شاهد میتواند در این زمینه راهگشا باشد.

REFERENCES

1. Rittweger J, Mutschelknauss M, Felsenberg D. Acute changes in neuromuscular excitability after exhaustive whole body vibration exercise as compared to exhaustion by squatting exercise. Clin Physiol Funct Imaging. 2003;23(2):81–6.

2. Bosco C, Colli R, Introini E, Cardinale M, Tsarpela O, Madella A, et al. Adaptive responses of human skeletal muscle to vibration exposure. Clin Physiol. 1999;19(2):183-7.

3. Rubin C, Recker R, Cullen D, Ryaby J, McLeod K. Prevention of bone loss in a post-menopausal population by low-level biomechanical intervention. Amer. Sc. Bone Min Res: 1998;23:1106.

4. Rittweger J, Just K, Kautzsch K, Reeg P, Felsenberg D. Treatment of chronic lower back pain with lumbar extension and whole-body vibration exercise: a randomized controlled trial. Spine (Phila Pa 1976). 2002;27(17):1829-34.

5. Cardinale M, Wakeling J. Whole body vibration exercise: are vibrations good for you? Br J Sports Med.2005;39(9):585-9.

6.  Nigg BM, Wakeling JM. Impact forces and muscle tuning: a new paradigm. Exerc Sport Sci Rev.2001;29(1):37-41.

7. Ashnagar Z, Shadmehr A, Hadian MR, Talebian S, Jalaei S. The immediate effects of whole body vibration on timing  of upper extremity muscles of healthy young women. J Mod Rehabil. 2012;6(1):8-8. Persian.

8. Rittweger J. Vibration as an exercise modality: how it may work, and what its potential might be. Eur J Appl Physiol. 2010;108(5):877-904.

9. Savelberg HH, Keizer HA, Meijer K. Whole-body vibration induced adaptation in knee extensors; consequences of initial strength, vibration frequency, and joint angle. J Strength Cond Res. 2007;21(2):589-93.

10. Roelants M, Verschueren SM, Delecluse C, Levin O, Stijnen V. Whole-body-vibration-induced increase in leg muscle activity during different squat exercises. J Strength Cond. Res. 2006;20(1):124-29.

11.  Torvinen S, Kannu P, Sievänen H, Järvinen TA, Pasanen M, Kontulainen S, et al. Effect of a vibration exposure on muscular performance and body balance. Randomized cross-over study. Clin Physiol Funct Imaging. 2002;22(2):145-52.

12. Torvinen S, Sievänen H, Järvinen TA, Pasanen M, Kontulainen S, Kannus P. Effect of 4-min vertical whole body vibration on muscle performance and body balance: a randomized cross-over study. Int J Sports Med. 2002;23(5):374-9.

13. Cardinale M, Lim J. Electromyography activity of vastus lateralis muscle during whole-body vibrations of different frequencies. J Strength Cond Res. 2003;17(3):621-4.

14. Verschueren SM, Roelants M, Delecluse C, Swinnen S, Vanderschueren D, Boonen S. Effect of 6-month whole body vibration training on hip density, muscle strength, and postural control in postmenopausal women: a randomized controlled pilot study. J Bone Miner Res. 2004;19(3):352-9.

15. Bautmans I, Van Hees E, Lemper JC, Mets T.The feasibility of Whole Body Vibration in institutionalised elderly persons and its influence on muscle performance, balance and mobility: a randomised controlled trial. BMC Geriatr. 2005;5:17.

16. Bruyere O, Wuidart MA, Di Palma E, Gourlay M, Ethgen O, Richy F, et al. Controlled whole body vibration to decrease fall risk and improve health-related quality of life of nursing home residents. Arch Phys Med Rehabil 2005;86(2):303-7.

17. Mahieu NN, Witvrouw E, Van de Voorde D, Michilsens D, Arbyn V, Van den Broecke W. Improving strength and postural control in young skiers: whole-body vibration versus equivalent resistance training. J Athl Train. 2006;41(3):286-93.

18. Van Nes IJ, Latour H, Schils F, Meijer R, van Kuijk A, Geurts AC. Long-term effects of 6-week whole-body vibration on balance recovery and activities of daily living in the postacute phase of stroke. Stroke. 2006;37(9):2331-5.

19. Kawanabe K, Kawashima A, Sashimoto I, Takeda T, Sato Y, Iwamoto J. Effect of whole-body vibration exercise and muscle strengthening, balance, and walking exercises on walking ability in the elderly. Keio J Med. 2007;56(1):28-33.

20. Bogaerts A, Verschueren S, Delecluse C, Claessens AL, Boonen S. Effects of whole body vibration training on postural control in older individuals: a 1 year randomized controlled trial. Gait Posture. 2007;26(2):309-16.

21. Cheung WH, Mok HW, Qin L, Sze PC, Lee KM, Leung KS. High-frequency whole-body vibration improves balancing ability in elderly women. Arch Phys Med Rehabil. 2007;88(7):852-7.

22. Yoosefinejad AK, Shadmehr A, Olyaei GR, Talebian S, Bagheri H, Mohajeri-Tehrani MR. Effects of whole-body vibration on a diabetic type 2 patient with peripheral neuropathy. Health Science Journal. 2012;6(3):576-83.

23. Yoosefi AK, Talebian S, Shadmehr A, Olyaei GR, Bagheri H, Mohajeri-Tehrani MR. Effect of Whole-Body Vibration on EMG root mean square signal in a diabetic type 2 patient with peripheral neuropathymation to coronary disease patients. Health Science Journal. 2013;7(1):109-15.